单细胞转录组测序构建胸腺器官发生的分子图谱

　　2019年10月8日，四川大学胡洪波研究组、解放军总医院第五医学中心刘兵研究组与暨南大学基础医学院兰雨研究组合作在Immunity杂志在线发表了题为“Single-cell RNA Sequencing Resolves Spatiotemporal Development of Pre-thymic Lymphoid Progenitors and Thymus Organogenesis in Human Embryos”的研究成果。该研究在国际上首次通过单细胞转录组测序构建了人类胚胎早期T淋巴细胞发育以及胸腺器官发生的分子图谱。

　　作者首先针对人类胚胎胸腺器官发生阶段（8-10周）的细胞，利用高通量单细胞转录组测序，鉴定出造血、上皮、间质、内皮共四类主要细胞群体。进一步将造血细胞分为10个亚群。通过比较胚胎早期胸腺祖细胞early thymic progenitor，ETP）和胎儿ETP的差异表达基因，推断在胸腺内血管形成（8周）前后，造血祖细胞可能通过不同的方式迁入胸腺。通过体外培养，证实CD7+ETP除了具有T细胞潜能之外，仍具有髓系、B和NK的多系分化潜能，这与成体CD7+ETP仅具有T和NK的分化潜能不同。

　　为了追溯胸腺中ETP的起源，作者进一步将胸腺ETP与不同发育阶段生血位点、造血位点（胎肝）和循环血中的淋系祖细胞进行联合分析，发现ETP与相近发育阶段胎肝中淋系祖细胞最为相似。ETP可以根据与胎肝中淋系祖细胞的相似性重新分为两个亚群：更相似者具有更静息的细胞周期特征（TSP-like ETP），而另一个亚群处于更活跃的细胞周期状态（proliferating ETP）。对于胎肝而言，与TSP-like ETP在发育轨迹上重叠的那部分淋系祖细胞则被定义为TSP。胎肝中其他淋系祖细胞高表达B淋系相关基因，如CD79A, CD79B和VPREB3，提示B淋巴细胞分化潜能。既往研究表明，在早于胸腺器官发生的胚胎发育阶段，主动脉-性腺-中肾区就存在具有T淋巴细胞分化潜能的祖细胞。本研究中，作者进一步在转录组水平实现了对于早在5周左右的主动脉-性腺-中肾区淋系祖细胞的群体捕获和分子特征分析。

　　该工作精细解析了人胚胸腺器官发生阶段ETP的分子特征异质性，鉴定出最早定植胸腺的ETP及其在胎肝中的前体细胞TSP；在胸腺器官发生之前的主动脉-性腺-中肾区，实现了对淋系祖细胞在转录组水平的捕获和分析；解析了人胚胸腺中T淋巴细胞以及TEC早期分化事件；预测了T淋巴细胞发育过程中重要的异源细胞间相互作用。这些发现为人类早期T淋巴细胞发生的调节机制研究以及T淋巴细胞体外再生策略研究提供了重要的理论支撑和数据库资源。